【正文】 。左截割頭的排列為右旋，右截割頭的排列為左旋。這樣，在工作時(shí)割落的煤巖拋向兩個(gè)截割頭的中間，改善了截割時(shí)的受力情況和裝載效果。 （ 3）截齒的安裝 ①截割角 α（又叫切削角）。截割角是截齒軸線與齒尖運(yùn)動軌 跡的切線之間的夾角。實(shí)驗(yàn)表明截割角在 45176。 55176。之間時(shí)截割阻力最小。此范圍內(nèi)，截齒以較好的位置鍥入巖石，它對切割頭很重要。大的角雖然提高切削效率，但磨損比較嚴(yán)重，容易使齒尖變鈍，以致無法切入礦物。當(dāng)角很小時(shí)，所需進(jìn)給力增大，容易使截齒超載，此時(shí)，截齒不僅軸線方向承受負(fù)荷，而且齒頂方向負(fù)荷較大，使進(jìn)給力和切削力達(dá)到十分有效的使用效果，經(jīng)德國礦冶技術(shù)有限公司試驗(yàn)分析，推薦最佳的截割角為 46176。 . 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 34 鎬形齒的安裝角度 Figure 34 pickaxe shape cutting pick installment angle ②傾斜角β。截齒按傾斜角安裝，保證截齒在橫向擺動截割時(shí)，沿合速度方向截入巖體。由于截割頭橫擺速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于截割速度，因此，β角很小。（ jb VarctgV /?? ）。為了使刀齒能磨損均勻，保持銳利的工作狀態(tài)，以便降低截割阻力，根據(jù)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)表明，截齒應(yīng)向截割頭橫擺方向偏轉(zhuǎn) 8176。 。這樣，截齒的運(yùn)動方向與進(jìn)入巖體方向一致，也有助于截齒的自轉(zhuǎn) 。 孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 圖 35 截齒傾斜角 Figure 35 pick tilt angle ? 截割頭結(jié)構(gòu) 及參數(shù)選擇 結(jié)構(gòu)： 截割頭為焊接組件，左右為兩個(gè)半球形對稱布置。截割頭由頭體、端盤、齒座、截齒等組成。截割頭由合金鋼板組焊后加工而成，齒座由 兩種 金屬用特種工藝 制成，每個(gè)截割頭有個(gè)鎬形截齒，其截齒的尾部用兩個(gè)軸用彈簧漲圈固定在齒座中，可以自由旋轉(zhuǎn)，自行刃磨。左截割頭的排列為右旋，右截割頭的排列為左旋。這樣，在工作時(shí)割落的煤巖拋向兩個(gè)截割頭的中間，改善了截割時(shí)的受力情況和裝載效果。 （ 1） 截割頭工況參數(shù)的 選擇 ： ① 截割阻力 由 ]8[ 表 16 如下： 表 32 煤的分級 Table 32 coal graduation 種類 A（ N/mm） f 軟煤 ＜ 150 ＜ 中硬煤 150300 堅(jiān)硬煤 ＞ 300 ＞ 選取 A=180N/mm 由上知： h=250mm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 由 ]8[ 式 113 hZA? AhZ? =180*250=45000N （ 21） ② 截割速度： 1）橫切速度 它是指懸臂回轉(zhuǎn)時(shí)，截 割頭的橫向擺動速度，其大小決定著截齒的壽命和截割頭的截割性能。一般情況下，橫切速度可由下選?。? 較軟的半煤巖： min/32 mVb ?? 較硬的半煤巖： min/ mV b ?? 中等硬度的巖石： min/ mV b ?? 選取 bV =2）截割速度 它是指截齒齒尖的圓周速度，其大小決定于截割頭直徑和轉(zhuǎn)速。最佳切割速度取決于被切割礦物特性，礦物越硬、越韌、研磨性越大，選擇截割速度越低，而切削效 率與切割速度成線性關(guān)系。截割速度是指截齒尖運(yùn)動軌跡切線方向。實(shí)驗(yàn)表明，截割速度在 15m/s，對煤巖一般取 35m/s；當(dāng)截割石英含量為 30%40%，最佳截割速度為 。選取截割速度為 。 D為截割頭的工作直徑為 500mm。 截齒的截割速度為 60DnVj ?? 則 n= DVj?60 =60*（ *） =（ 22） （ 2）結(jié)構(gòu) 參數(shù) 的選擇 ： ①直徑和長度 截割頭的直徑和長度，與煤巖性質(zhì)有關(guān) ，同時(shí)還影響工作循環(huán)的時(shí)間。截割頭過長，會使阻力和能耗增加；截割頭長度過小，隨可減小截割阻力，但會影響截割的循環(huán)速度。目前，橫軸式掘進(jìn)機(jī)的截割 頭長度為 600900mm， 橫向 長度在 8001200mm 范圍內(nèi)。 根據(jù)橫軸式截割頭的特點(diǎn)，所以 橫向 長度 取 1000mm， 長度 取 500mm，則截割頭為直徑是 1000mm的半球形。 ②螺旋頭數(shù)和圍包角 由于截割功率、截割生產(chǎn)率和被截割煤巖的物理性質(zhì)等要求，橫軸式截割頭上的螺旋葉片頭數(shù)要大于 1，一般在 14 頭的范圍內(nèi)變化。選取 2頭。 同一直徑上每個(gè)截齒向側(cè)向擺動的距離bi Vnm060??? 孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 在螺旋線上個(gè)相鄰截齒所夾圓心角 1? 應(yīng)相等，每條螺旋線上的圍包角 2? 也應(yīng)相等。且/21 ?? ? )1(202 ??? Km ?? { 同一螺旋線上的截齒個(gè)數(shù)； 0m 在某直徑上的螺旋頭數(shù)； ?K 螺 旋線圍包角的過渡段系數(shù)，可取 0≤ ?K ≤ 3.} 同一圓周上的截齒圓心角 3? 也應(yīng)相等，并有 3?02m?? （ 2） 截割參數(shù)確定 1)截割深度和截割厚度 截割頭自下而上地截割工作面，沿工作面前進(jìn)方向量取的 e 的值為截割深度。 e 的最大值可取為截割頭的最大直徑 2rmax 。 a 表示截割厚度，是在沿工作面鉛垂面內(nèi)量取的，其最大值 應(yīng)小于 2rmax 。 e 和 a 的取值，應(yīng)根據(jù)截割功率、截割頭結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作面煤巖的物理性質(zhì)，由司機(jī)隨時(shí)調(diào)整。 2）切削厚度 在工作狀態(tài)時(shí)截齒的切削厚度的計(jì)算方法： 橫向移動的距離 ： nVh bibi? nVh bb?=（ 23） 實(shí)際切屑厚度： ?sinbimi hh ? =*sin30= ?4 傳動部分減 速 箱的具體設(shè)計(jì)說明 設(shè)計(jì)題目：三級圓錐 圓柱齒輪變速器的設(shè)計(jì)（硬齒面） ? 電動機(jī)的 確定 ? 電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的題目是《可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》，我們將縱軸式改換成橫軸式，在不改變原有電動機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他截割部的互換。所以電動機(jī)的型號是 YBU(S)— 120。 表 41 電動機(jī)性能參數(shù) Table 41 motor performance parameter 型號 YBU120 額定功率 120KW 同步轉(zhuǎn)速 1470r/min 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ? 工作機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速 （ 1）工作機(jī)功率 1000FvPW ?=45000*（ 31） 傳動總效率 ： η 總 =η 聯(lián) 179。 η 齒 179。 η 承 2179。 η 齒 179。 η 承 2179。 η 齒 179。 η 承 2179。 η 齒 179。 η 承 2179。 η 聯(lián) 3 =179。 179。 179。 179。 179。 179。 179。 = （ 32） 其中：聯(lián)軸器效率η = 齒輪嚙合效率η 錐 = 柱 =（齒輪精度為 7級） 滾動軸承效率η = 所需電動機(jī)功率 ： ?Wr PP?=（ 33） 則選用的電動機(jī)合適。 （ 2）工作機(jī)轉(zhuǎn)速 wn 由上知： D=， sm/2?? 所以 wn = Dv?60 = ?? =（ 34） ? 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 ? 傳動方案擬定 孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 圖 41 傳動方案 Figure 41 transmission programme ? 傳動比的分配 總傳動比 i 總 =n0 /nw =1470/= （ 35） 根據(jù)參考文獻(xiàn) 1 中表 916 和 913得： i1= i2=4 所以 i3=i/（ i1i2） =（ ? 4） = ? 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 0軸（電動機(jī)軸）： P0 =Pr =120Kw n0 =1470r/min T0 = /n0 =179。 120179。10 3 /1470= Ⅰ軸（減速器高速軸）： P1 = P0 179。 01? =P0 179。 聯(lián)? =120179。= n1 =n0 /i01 =n0 /i聯(lián) =1470/1=1470r/min 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 T1 =179。P 1 /n1 =179。 179。10 3 /1470= Ⅱ 軸（減速器中間軸 1）： P2 =P1 179。 12? =P0 179。 齒? 179。 承? =179。179。= n2 =n1 /i12 =n1 /i1 =1470/=588r/min T2 =179。P 2/n2=179。 179。10 3/588= Ⅲ軸（減速器中間軸 2）： P3=P2179。 23? =P2179。 齒? 179。 承? =179。179。= n3=n2/i23=n2/i2=588/4=147r/min T3=179。P 3/n3=179。 179。10 3/147= Ⅳ 軸（減速器中間軸 3）： P4=P3179。 34? =P3179。 聯(lián)? 179。 承? =179。 7179。= n4=n3/i34=n3/i=147/1=147r/min T4=179。P 4/n4=179。 179。10 3/147= Ⅴ 軸 （減速器中間軸 4） P5=P4179。 45? =P4179。 齒? 179。 承? =179。 7179。= n5 =n4 /i45 =n4 /i=147/1=147r/min T5=179。P 5/n5 =179。179。 179。10 3/147= Ⅵ軸 （ 減速器低速軸 ）： P6=P5179。 45? =P5179。 齒? 179。 承? =179。 7179。= n6 =n5 /i45 =n5 /i=147/= T6=179。P 6/n5 =179。179。 179。10 3/= 由上匯總： 表 42 各軸運(yùn)動及動力 參數(shù) Table 42 various axes movements and dynamic parameter 孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 軸序號 功率 P/kw 轉(zhuǎn)速 n/（ r/min） 轉(zhuǎn)矩 T/N? m 0 120 1470 Ⅰ 1470 Ⅱ 588 Ⅲ 147 Ⅳ 147 Ⅴ 147 Ⅵ 表 43 傳動型式 Table 43 transmission patterns 傳動型式 傳動比 效率η 錐齒輪傳動 斜齒圓柱齒輪傳動 4 直齒圓柱齒輪傳動 2 聯(lián)軸器 1 ? 齒輪部分設(shè)計(jì) ? 高速級齒輪傳動設(shè)計(jì) （ 即 錐齒輪設(shè)計(jì)） (1)選擇材料及熱處理方法 大 ,小齒輪的材料均采用合金鋼 ,表面滲碳 HRC=5662HRC 。 精度等級為 7級，即 7c GB11365. (2)初步設(shè)計(jì) 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 選用直齒錐齒 輪，按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即： d1 ? 9653 222 1 ][)(1HRRm u KTC ????? （ 36） 齒寬系數(shù) R? 由 ]1[ 表 8385 選 R? = 載荷系數(shù) K 由 ]1[ 表 8388得 K= 額定轉(zhuǎn)矩 T=7718000 mN? 齒數(shù)比 u=n1/n2=1470/588= 許用接觸應(yīng)力 由 ]1[ 表 8388 知： ][ HH ?? ? =? 1500=1350Mpa 材料配對系數(shù) Cm由 ]1[ 表 8328 得 ?mC 1 ? d1 ? 9653 222 )( ???? ?= （ 3）幾何尺寸計(jì)算（按 ]1[ 表 8385 計(jì)算） 齒數(shù)：取 Z1 =23 則 Z2 =u179。 Z1=179。 23= 圓整 Z2 =58 傳動比 u= Z2 / Z1 =58/23= 傳動比誤差 ? ? /? =()/= ? 5%范圍里 。 分錐角 ??? 111 a rctgua rctg?176。 ???? 12 ?? 90176。 176。 =176。 模數(shù) ??? 611zdm 取模數(shù) m=5 ㎜ 分度圓直徑 11523511 ???? mzd 29058522 ???? mzd 齒寬中點(diǎn)分度圓直徑 ??????? )(115)(11 Rm dd ? ??????? )(2 9 0)(22 Rm dd ? 孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 外錐距 ???? 6 4 in2/1 1 5s in2/ 11 ?dR 中錐距 ??????? )( 5 5)( Rm RR ? 齒寬 ????? R? mm 取 b=47mm 齒頂高 ?????? )01(5)1( 11 xmh a 5mm ?2ah 5mm 齒根高 mmxmh f )( 11 ????? mmhf 62